إمبراطورية استغرق بناءها مليارات السنين
مهرجان من العجائب الطبيعية
مجتمعات من الخلايا
بسيطة ومعقدة
ترتبط جميعها بشبكة مدهشة من عمليات إعجازية وأنظمة عالمية بيئية
شبكة من الحياة
أنتم تُشاهدون أعظم الإكتشافات في تاريح علم الأحياء
أعظم 100 اكتشاف في الأحياء تقديم بيل ناي
في أوائل القرن السابع عشر، كانت المجاهر البسيطة تُستخدم حول سائر أنحاء أوروبا
أطلق العلماء البارزون موجة فتنة من خلال قدرتهم في تكبير العوالم الدقيقة
وبعدها في سنة 1665، عالم (إنجليزي يُدعى (روبيرت هوك
رأى مكعبات صغيرة في قطعة فلين؛ أطلق عليها خلايا
فقد ذكرته بالغرف الصغيرة التي يعيش فيها الرهبان
مهدت لنا مشاهدة (هوك) المسرح لإكتشافنا العظيم الأول
الكائنات الحية الدقيقة
كان (أنتون فان ليفنهوك) تاجرٌ هولندي مولع بالعلم
(بعد أن تعلم عن مجهر (هوك عزم على بناء مجهرٍ له
(دكتور (غال
،لمعرفة ما جرى تالياً (قمت بزيارة لـ (جوزيف غال
متخصصٌ في علم الخلية (في معهد (كارنيكنغ) في (بالتيمور ميريلاند
أنتون ليفنهوك)، ما الذي اكتشفه؟)
اكتشف (ليفنهوك) بعض الأشياء
جوزيف غال عالم متخصص في الخلية
لكنه حظى بمعظم شهرته (لإكتشافه (البروتوزوا
وهي حيوانات صغيرة أحادية الخلية تعيش في المياه الملوثة
كيف فعل ذلك؟
استعمل مجهراً صنعه بنفسه
أتود رؤيته؟ - بكل تأكيد -
ألديك مجهراً كمجهر (ليفنهوك)؟
ليس أصلياً، لدي نسخة (مطابقة لمجهر (ليفنهوك
يتألف من صفيحتيّ نحاس وقطعة زجاج صغيرة والتي تمثل العدسة
وعندما تريد استخدامه فإنك تضع العينة على الدبوس هنا
ثم تدنو بعينك لمسافة قريبة جداً من العدسة من هذا الجانب
ومتى ما فعلت ذلك سيسعك رؤية رأس الدبوس
ويمكنك وضع العينة سواءً كانت حشرة أو أياً يكن على ذلك الدبوس
أتود إلقاء نظرة عليه؟ - أجل -
إنه ثقيل نوعاً ما لكونه نحاسياً - إنه نحاس -
وبعدها في سنة 1675، كان (ليفنهوك) يستخدم مجهره لفحص عينة ماء
حينها شاهد شيئاً مدهشاً
عالمٌ يعج بمخلوقات لم يرها الإنسان يوماً
الكائنات الحية الدقيقة
إذاً بهذا الجهاز البدائي مع بالغ إحترامي
اكتشف حيوانات أحادية الخلية لا نعيرها أيّ اهتمام
لكنه حظى بمعظم شهرته (لإكتشافه (البروتوزوا
والبكتيريا
والحيوانات المنوية
هذا الشيء رائع
له منصة ميكانيكية وجهاز تبئير
إنه مزود بكل الأشياء التي تحتاجها لتفحّص عينة
وهو ناجح
،في اليوم الذي شاهدوا فيه ما شاهدوه أعني هل استوعبوا ما شاهدوه
حسناً، أشك بأنهم استوعبوا ما الذي يشاهدونه من منظور العالم الحديث
لكنهم انبهروا أن كل هذه الأشياء الصغيرة تعيش في الماء
والناس لا تملك أدنى فكرة أن الماء يعج بالأحياء
لم أعتقد أبداً أن المجهر صغير وحسّاس بهذا الشكل
،والأدهى من ذلك شديد الأناقة
فأنت تحمله بيدك
وما تراه على رأس ذلك الدبوس يُغيّر العالم
حقاً هو كذلك
كان امتداداً لآفاق فهمنا للطبيعة؛ طبيعة العالم الطبيعي
،فذلك العالم هناك ليس سوى أشياء ميتة لكنه يعج بالحياة
نواة الخلية
اكتشافنا التالي العظيم حدث سنة 1831
(كان عالم الطبيعة الإنجليزي (روبيرت براون
يدرس الأنواع المختلفة من النباتات التي جمعها خلال رحلته إلى أستراليا
كان (براون) يتمتع بنظرة شديدة التفاصيل
كان مهتماً بخلايا النبات على وجه الخصوص
،أثناء فحصه بالمجهر رأى شيئاً مثيراً للإهتمام
ظهر تركيبٌ موحّد في كل خلية؛ مدوّر الشكل وغير شفاف
أطلق عليه النواة
(بعد دراسة مشاهدات (براون
بدأ الفيلسوف الألماني (تيودور شفان)
يبحث عن التركيب نفسه في خلايا الشراغيف
وقد وجده
كل خلية من خلايا الشرغوف تمتلك نواةً أيضاً
كان تقدمٌ ثوري
كان هذا دليلٌ على أن شتى أشكال الحياة مرتبطة
يصف (شفان) في هذا الكتاب جميع أشكال الخلايا من شتى انواع الكائنات الحية
ويُميزهم وفقاً لحقيقة أنهم يمتلكون نوايا
من أي منطلق يمكنك تفسير أنّ اكتشاف النواة كان اكتشافاً عظيماً؟
من منطلق الإدراك الذي كان يقوم على وجود بنية موحدة لجميع الكائنات الحية
لم تكن هذه بنية موحدة في النباتات فحسب، بل في الحيوانات أيضاً
فإنها إذاً وحّدت مملكتيّ النبات والحيوان في وحدة يُميزها التشابه بين جميع عناصرها
العتائق
بعد أكثر من قرن من اكتشاف نواة الخلية
كان يُعتقد بأن هناك نوعان أساسيان من الحياة على كوكب الأرض
البكتيريا من جهة وباقي الأشياء من جهة أخرى
صُنفت البكتيريا بأنها بدائية النواة
كانت هذه كائنات بسيطة أحادية الخلية لا يُوجد حامضها النووي في أنويتها
إنما في جدارها الخلوي
جميع أشكال الحياة الأخرى صُنفت بأنها حقيقية النواة
تحمل خلاياهم حامضهم النووي يُطوقه النواة
بيد أن هذا التصنيف البسيط كان صاعقاً بلا شك
(في عام 1977، كان عالم الأحياء (كارل ووز يدرس البنية الوراثية للميكروب المنتج لغاز الميثان
عندها أدرك أنه مختلف عن جميع أنواع البكتيريا المعروفة
.جداره الخلوي فريد يُنتج إنزيمات غريبة
بدا جلياً تحت المجهر في غضون ساعة
كارل ووز عالم متخصص في الجزيئات
بأن هناك عنصراً ما ثالثاً
كانت هذه لحظة اكتشاف
وجد (كارل ووز) شكلاً ثالثاً من الحياة
مجموعة من الكائنات الحية "أحادية الخلية أطلق عليهم "العتائق
ما برحنا نعتقد بوجود مملكتان رئيسيتان على وجه الأرض
الآن بتنا نعلم أنها ثلاث
كانت تلك نقطة تحوّل
فعلم الأحياء المجهري بأسره مبنيٌ على فكرة
أن البكتيريا جميعها متشابهة أساسياً ليس في كل التفاصيل
إنما في جوهرها وسلفها ونظام خليتها الأساسي
لدينا هنا شيءٌ يؤمن فيه كل عالم في الأحياء المجهرية وكل عالم أحياء بشكل يقيني لكنه كان خاطئاً
...فالأمر يدعوك للإبتسام ! انظروا ما الذي وجدته
ما وجده كان شكلاً من الحياة بمقدوره العيش في أي بقعة على الكوكب
بما في ذلك أكثر البيئات قسوة
حتى أن بعض العتائق تتخذ هذا وطناً لها
إنها ينابيع حرارية تُوجد في قعر المحيط
تتذبب درجة الحرارة هنا بشكل كبير ضمن إنشات قليلة
مرتفعة من درجة التجمد إلى 400 درجة مئوية حارقة
وُجدت العتائق أيضاً تعيش داخل أميال في باطن الأرض
تزدهر في بحيرات حامضية حتى معادن الحديد تتحلل فيها
اليوم، يعتقد بعض علماء الأحياء
أن العتائق هي السلف العام الذي تطورت منه الكائنات حقيقية النواة
وذلك يشملني ويشملك
بالنسبة لـ (كارل ووز)، اكتشاف العتائق تبقى ذكرى عذبة
تصدّر الإكتشاف أحد نشرات صحيفة (نيويورك تايمز) في البداية
وتبع ذلك صحيفة أخرى وحضر التلفاز أيضاً
ويمكنني تذكر أنيّ كنت أسير خارج منزلي في ذات ليلة
:عندما حدث كل شيء وأردد الليلة، صار العالم مُلكك
اكتشافنا العظيم التالي يُرجى منه الإجابة على سؤال يقبع في صميم الأحياء
كيف تخلق الخلايا حياةً جديدة؟
الإنقسام الفتيلي
عبر تاريخ الأحداث البشرية
جُل ذلك حديثٌ جداً، صحيح؟ - أجل -
اكتشفنا النواة والخلايا حول النواة
الحيوانات والنباتات جميعها تمتلك خلايا
ما الذي حدث تالياً؟
،بعد فترة استغرقت ثلاثين عاماً او نحوه بدأ الناس يُلاحظون إنقسام الخلايا
إنقسام الخلية هي العملية التي تنسخ خلالها خلية النبات أو الحيوان نفسها
ومع أن العلماء عرفوا بأمر العملية لعقود
(عالم الحيوان الألماني (والتر فليمنغ كان أول من يصف وينشر اكتشافاته
وقد نُشر كتابه سنة 1881
هذا كتابٌ له وزنه وهامٌ جداً في مجال أحياء الخلية
لإن (فليمنغ) يصف إنقسام الخلية بأسلوب
يُمكن تقبله في الصحيفة العصرية
شاهد (فليمنغ) عملية انقسام الخلية في تفاصيل عظيمة
بمساعدة مجهر جديد قوي وأساليب صباغٍ جديدة
بهذه الإبتكارات، كان بإستطاعته تحديد بنية سُميت لاحقاً بالكروموسومات
ومن بعد ذلك اكتشافه العظيم
،خلال انقسام الخلية يجري على الكروموسومات تغيّر حيوي
،إنها تنقسم إلى قسمين متشابهين انقسام لكل خلية ابنة
أطلق (فليمنغ) على هذه العملية بالإنقسام الفتيلي
هذه إذاً عملية الإنقسام الفتيلي بأسرها كما وصفها سنة 1881
على ذيل الشرغوف - أجل صحيح -
وقد اختار الذيل لدراسته لإنه علم أن الذيل ينمو
وأن مؤخرة الشرغوف تتلاشى
علم أنه لو أراد المرء رؤية انقسام الخلية بتفاصيلها
عذراً على تلاعبي بالألفاظ - أحب ذلك، هنيئاً لك -
فذيل الشرغوف إحدى مواطن البحث
انشطار الكروموسومات خلال الإنقسام الفتيلي كان بمثابة اكتشافاً مفصلياً
لقد فتح الأبواب أمام العلماء ليبدأوا في فهم
أنّى لخلية واحدة أن تتحول إلى كائن حي معقد يتألف من خلايا عديدة متفاعلة
الإنقسام المنصف
في الأثناء التي كان فيها (والتر فليمنغ) يدرس عملية انقسام الخلية
عرف علماء الأحياء مسبقاً بأن التخصيب ناتج عن إتحاد خليتين جنسيتين
الحيوان المنوي والبويضة
لكنهم جهلوا السبب في أن هذا النوع من الخلايا هو الوحيد في الجسم
القادر على توالد حياة جديدة
ما الذي يجعلهم مختلفين؟
أول إجابة طُرحت سنة 1883 (من قبل عالم الحيوان البلجيكي (إدوارد فان بينيدن
كان (فان بينيدن) يدرس نوعاً من الديدان المدورة
وحينها اكتشف أن جميع خلاياها تحتوي على 4 كروموسومات
كان الإستثناء الوحيد يكمن في الخلايا الجنسية للدودة
،الحيوان المنوي الذكري والبويضة الأنثوية هذه الخلايا تمتلك كروموسومين فقط
ولاحظ (بينيدن) بعد ذلك أنه متى ما اجتمعت الخلايا الجنسية معاً
تظهر مجموعة كاملة من أربعة كروموسومات في البويضة المخصبة
لكن لماذا عساها الخلايا الجنسية فحسب تمتلك نصف عدد الكروموسومات
ـمقارنةً مع جميع الخلايا الأخرى بقي ذلك لغزٌ محير
ثم في عام 1887، انخرط عالم أحياءٍ ألمانيٍ اسمه (أوغوست فايزمان) في المسألة
(كان على معرفة بعمل (فان بينيدن الذي بيّن بأن الحيوان المنوي والبويضة
يجمعان عدد الكروموسومات المساوي
لكن عمل (فان بينيدن) لم يكشف تفاصيل الآلية التي تتقلص فيها أعداد الكروموسومات
شاهدهم ينقسمون وشاهدهم يتّحدون
شاهد الحيوان المنوي والبويضة بنصف عدد كروموسومات الخلايا الجسمية
لكنه لم يعرف حقاً أنّى لهم التخلص من النصف الآخر
لذا ناقش (فايزمان) فكرة محتملة لآلية حدوث ذلك من ناحية نظرية
،وقال، حسناً
يُحتمل وأن ما يحدث هو إما أن ينقسم أحد الكروموسومات بالتساوي
فيذهب نصفٌ من تلك الناحية والنصف الآخر من الناحية الأخرى
،أو لعل العملية أكثر تعقيداً
،فالكروموسومات يُمكنها التزاوج، وحينها عوضاً عن الإنقسام، فإنها تنفصل مجدداً
بعد سنوات من دراسة سلوك الكروموسومات
أصرّ (فايزمان) أنه عند مرحلة ما، يُرسل الكائن الحي المتطور إشارات للخلايا الجنسية
لتقسم عدد كروموسوماتها إلى النصف
أطلق (فايزمان) على هذا الشكل "بالغ الخصوصية من الإنقسام بالـ "إنقسام المنصف
أخالهم سينظرون مستقبلاً للماضي ويعتبرون ذلك بأنه عصر الأحياء الذهبي
دعنا نقول أنه خلال 200 عام في الفترة ما بين 1800-2000
انتقلنا من مرحلة نجهل فيها ما الذي يُميز الحجر عن الضفدع
حسناً
والآن بتنا نعرف الفرق بين الحجر والضفدع
جميل جداً
إذاً بكل معنى الكلمة، أجبنا عن السؤال "الفلسفي القديم، "ما هي الحياة؟
،لعلها لا تُرضي الجميع لكننا ماضون على طريق الصواب
التمايز الخلوي
اكتشافنا العظيم التالي يُجيب عن سؤالٍ آخر حول علم الأحياء
،في أواخر القرن التاسع عشر
،عرف علماء الأحياء أنه خلال تكون الجنين فإن معظم خلايا الكائنات الحية تُصبح متمايزة
حيث يستقبلون مهماتهم لتولي وظائف محددة في الكائنات مكتملة النمو
كالأذرع والأرجل والعيون
لكن متى يحدث هذا التمايز؟
(كان عالم الأحياء الألماني (هانز دريش عازمٌ على بلوغ الإجابة
في تجربة أجراها في المختبر على قنفذ بحر
شاهد أنه في المرحلة المبكرة من تطور الجنين
ما تزال خلاياه ليست متمايزة
يُمكن للخلايا التطور إلى أي نوع
اليوم، يُطلق العلماء على الخلايا التي يُمكنها التطور لجميع أنواع الخلايا أو بعضها؛ بالخلايا الجذعية
(مرحباً يا (بيل - مرحباً -
،لمعرفة المزيد (قمت بزيارة إلى (هيلين بلو
التي كانت تُدير بحثاً للخلايا الجذعية (في مختبر علم عقاقير الجينات في جامعة (ستانفورد
الجميع يتحدث عن الخلايا الجذعية
تنطلق الخلايا بعملية التخصيب ثم تبدأ بالإنقسام
لكنها لا تمر بنوع الإنقسام ذاته الذي تمر به خلية الكبد أو الظفر أو العين، صحيح؟
أصبت
ما تدعين ذلك؟
في هذه المرحلة تكون خلايا كاملة الفعالية
وتتمتع بليونة عالية ويكون بوسعها التطور لأي خلايا في الكائن الحي
هيلين بلو أستاذة في علم العقاقير الجيني
،وحينها شيءٌ ما يتغير ونحن نجهل ماهية ذلك الشيء
لكن تلك الخلايا مُعدّة لصنع أي نوع من الأنسجة
ولهذا السبب لدينا أعضاءً مثل القلب والكبد والطحال في البالغين
فالسؤال هنا: إلى أي مدى يتعذر عكس هذه القرارات؟
لذا، أود تحدي فكرة أنّ الخلايا يتعذر عكس قراراتها
أنه متى ما صارت الخلية كبداً فقد حُسم الأمر
وبالتالي، بيّنا أنه عكس قراراتها أمراً ممكناً
وأنه بتشويش بيئتها داخل الخلية
يُمكنك تنشيط الجينات المهملة عادةً
يصف ذلك نوعاً محدداً من الليونة
وهذا النوع من الليونة هو النوع الذي يُحاول الناس إطلاق عنانه في الخلايا الجذعية
إنّ فهم آلية عملهم
قد تتيح لنا تسخير المبادىء الأساسية التي اكتشفناها في معالجة الأمراض
ما الذي يُجدد الخلايا؟ ما الذي يُحفزهم على الإندماج؟
وما الذي يُحفزهم لإعادة برمجة أنفسهم؟ الموضوع هامّ جداً
لعلنا نُطلق العنان لهذا وأيضاً لما ندعوه بالطب التجديدي
يتبين لنا أن الخلايا تمتلك طاقة أكبر مما كنا نعتقد
فخلية الدم وخليته الجذعية لا تصنع الدم فحسب
لكن هذه الخلايا تُسافر إلى مكان آخر عبر الدورة
لشفاء وترميم الضرر في النسيج كنسيج العضلات والدماغ والكبد أيضاً
وقد بُرهن ذلك في مختبرات عديدة الآن
يبدو الأمر كمسلسل (ستار تريك) أو ما شابه
فكأنما الطبيب (ماكوي) حقن الفتى وبعد 15 ثانية شُفي تماماً
أجل الأمر أشبه إلى ذلك
لنحظى بفهم أعمق للتقنيات الجديدة التي كانت هيلين بلو) تستخدمها لكشف طاقة الخلايا الجذعية)
أطلعتني على تجربة قد تولتها في التعديل وراثياً على فأر
فهذاً إذاً فأرٌ استثنائي - قطعاً هو كذلك -
إنه يحوي لصفٌ إشعاعي أخضر في جميع خلايا جسمه
ولإننا نجحنا في إدخال جين البروتين الأخضر الإشعاعي المأخوذ من قنديل البحر داخل أنظمة هذه الفئران
باتت أنسجتهم متوهجة الآن لا سيما عند الأذنين والعيون والذيل
إنهم مرعبون - لكن جميع الأنسجة خضراء -
أتاح لنا هذا الأمر أخذ الخلايا المتوهجة ووضعها داخل فأرٍ آخر
لنرى أيُّ الأنسجة ستتفاعل معها
وهذا يُتيح لك بطريقة ما تتبع ما يمكن للخلايا الجذعية فعله
إنها علامة - أجل، إنها علامة -
كل ما تحتاجه هو أشعة فوق بنفسجية
أصبت، فالعلامة لم يسبق وأن كانت موجودة
وبفضل ذلك بات بوسعنا الآن تعقب أثر مصير الخلايا
أين تذهب الخلايا وما الذي تصبح عليه
بطريقة لم تكن متوفرة سابقاً
أمرٌ مدهش
،في عام 1930 (عالم أحياء ألماني يُدعى (هانز كربس
،نجل فيزيائي يهودي أجبر للفرار من النازية الألمانية
بحلول العام 1937، كان يجري بحثاً في جامعة (كامبردج) في إنجلترا
عازماً على حلّ السر الكامن وراء جوهر عمليات الأحياء
كيف تُحول الخلايا في أجسامنا الطعام إلى طاقة؟
إنه اكتشافنا العظيم التالي
دورة كربس
لتقصي هذه الدورة
كسّر (هانز كربس) مجموعة خلايا بطحن عينة أنسجة حيوانية
قام بجمع السائل الناتج من الخلايا المتكسرة
وعرّض المحتوى لسلسلة من التفاعلات الكيميائية
وقاس النتائج
،ببطىء، بدأ نمطٌ يظهر نمطٌ قاد لإكتشاف مذهل
(وفقاً لقياساته، حدّد (كربس أنّ جزيئات السكر الناتجة عن الطعام المهضوم
تخوض دورة تتخللها تفاعلات كيميائية داخل الخلية
يُثمر عن هذه الدورة إنتاج جزيئات الطاقة الغنية بمركب ثلاثي فسفات الأدينوزين
يمدّنا هذا الجزيء بالطاقة التي نحتاجها لنمضي في حياتنا
ودورة التفاعلات الكيميائية "تُعرف بـ "دورة كربس
كان حدثٌ اكتشافي هام في تطور الكيمياء الحيوية
فتحت "دورة كربس" الباب على مصراعيه لفهم أعمق لآلية عمل الخلايا في جسم الإنسان
تماماً كما هو الإكتشاف العظيم التالي
الميتوكندريات أو المتقدّرات
،في منتصف القرن التاسع عشر ،استخدم العلماء مجاهر قوية
عاثرين على شيءٍ ما لم يسبق لهم أن رأوه
بُنية غامضة تندسّ داخل جميع الخلايا إلى حدٍ ما
كانت مُزودة بغشائين وتتمتع بقدرة تغيير شكلها
عبر مئات السنين اللاحقة، تعاون علماء أحياء عديدون لكشف أسرار هذه العجيبة الأحيائية
أطلقوا على هذه التراكيب بالميتوكندريا
كان (بريتون تشانس) من بين أول موجة علماء انخرطت في اكتشاف الميتوكندريا
شمل إسهامه في اختراع مقياس الطيف الضوئي
جهازٌ زوّد العلماء بصورة أوضح لطريقة عمل الميتوكندريا
اليوم، إنه يشغل منصب أستاذ (في الفيزياء الحيوية في جامعة (بنسلفانيا
صنعت أداةً صغيرة تخترق العضيات العكرة
بريتون تشانس عالم متخصص في الفيزياء الحيوية
فهي تمتلك أغشية وجدران خلوية
والضوء مشتت في كل مكان وإن استخدمت مصباحاً كل ما ستراه هو مجرد هرجٍ ومرج
لقد صنعنا أداةً لإزالة هذه العقبات
ووجدنا مُكونين يربطان الميتوكندريا بدورة (هانز كربس) لحمض الستريك
جمع هذا الإكتشاف الأشياء معاً وخلق روابط بين عمل الإنزيمات وسلسلة الطاقة كلها
فكأنها جميعها وثيقة الإرتباط
(بمساعدة اختراع (تشانس
وجد العلماء أن الميتوكندريا تُوفر الطاقة التي تخوّل الخلايا على العمل والجسم على تنفيذ وظائفه
ينبغي وأن تكون الميتوكندريا وسيلةً فعالة لإستهلاك نواتج الأطعمة التي تمتصها جميع الخلايا
وهذا يُطلق عليه بظاهرة التحكم بالجهاز التنفسي
بالنسبة للشخص العادي، يعني ذلك ممارسة نشاطات الحياة متى ما أراد
وأخذ قسطاً لإستعادة حيويته بمعنىً آخر، لن يضطر لتناول حبة دواء أو أخذ حقنة
فالميتوكندريا لديه ستعوض عجز الطاقة
وبعد ذلك ستخمد مجدداً
لذا، أعتقد وخصوصاً في هذه الأوقات من الألعاب الأولمبية
الرياضة هي الموطن حيث يدفع فيه الجميع ثلاثي فسفات الأدينوزين لأقصى الحدود
أهمية ذلك كبيرة
برتون تشانس) يقدّر تلك الاهمية) كعالم ورياضي
في سنة 1952، ظفر بالميدالية الذهبية كعضو في فريق أمريكا لسباق الأشرعة الأولمبي
أعتقد أن دراسة مكونات الميتوكندريا الحيوية ومعرفة طريقة عملهم
تُظهر مدى أهمية التحكم بالجهاز التنفسي بالنسبة لنا وطريقة عمله
وبالطبع أيضاً دراسة تكوين الشوارد الحرة التي لا تُعد خطيرةً الآن بل عملية تواصل
شغلتني هذه الأمور كثيراً لكنّي أعمل بجد أكثر على الدماغ والسرطان
فهناك علاقة كبيرة جداً بالموضوع وعلم الميتوكندريا
عند نهاية القرن الـ 19، كانت إحدى الألغاز الكبيرة التي تُواجه العلماء
تتمثل بمعرفة الطريقة التي تتواصل فيها مليارات الخلايا العصبية في جهاز الإنسان العصبي مع بعضها البعض
علموا أنّ كل خلية عصبية والمسماة بعصبون تحمل نبضات كهربائية
وقد اعتقد كثيرون أن الرابطة التي تتيح للنبضات القفز من عصبون إلى آخر كانت كهربائية أيضاً
حتى ظهر اكتشافنا العظيم التالي
الناقلات العصبية
في أوائل القرن الـ 19، كان عالم الأحياء البريطاني هنري ديل) يجري سلسلةً من التجارب المخبرية)
يدرس فيها فلسفة النبضات العصبية
،في إحدى تجاربه حقن قطةً بالأدرينالين
،متوقعاً أن تتسارع نبضات قلبها لكن شيئا لم يحدث
وحينها أدرك (ديل) خطأه فجأة
لقد كانت القطة نفسها التي حقنها سلفاً بحقنة أخرى تعمل على تبطيء نبضات القلب
أدرك (ديل) مع هذا الخليط أنه بصدد التوصل لشيءٍ ما
إن كان العقار قادرٌ على اعتراض النبضات العصبية التي تُنظم نبضات القلب
فحينها لا بد وأن تكون العلاقة بين العصبونات كيميائية وليست كهربائية
اتجه (ديل) لزميله عالم الأحياء الألماني أوتو لوي) طالباً عونه)
(لإختبار فرضية (ديل أجرى (لوي) تجربةً مستخدماً ضفدعين
وضع (لوي) الضفدع الأول في محلول ملحي
،ثم نشّط العصب التائه كهربائياً وهو العصب المسؤول عن التحكم بنبض القلب
نبض قلب الضفدع على صورة أبطأ
وبعدها أخذ (لوي) بعضاً من المحلول وطبّقه على قلب الضفدع الثاني
،ما حدث تالياً كان أمراً مدهشاً
دون تنشيط كهربائي ،لعصبه التائه
تباطأ قلب الضفدع الثاني أيضاً
كانت هذه هي لحظة الإكتشاف
أدرك (لوي) أن العصب التائه للضفدع الأول أطلق إفرازاً كيميائياً
الذي أرشد عضلات قلبه لتبطيء انقباضاتها
كان هذا برهانٌ على أن ناقل النبضات بين الخلايا العصبية
ومن بعدها إلى عضلات القلب كان كيميائياً
اكتشف (لوي) وجود أول مركب كيميائي عصبي معروف
يُطلق عليها الآن بالناقلات العصبية
نعلم اليوم أنّ هناك ناقلات عصبية عديدة في جسم الإنسان
والباحثون يُسخّرون هذه المعرفة ليتعلموا أكثر حول طريقة عمل الدماغ
والرسائل الكيميائية التي يُرسلها
،على سبيل المثال مستويات السيروتونين المنخفضة
لطالما كانت مرتبطة بالكآبة وإدمان الكحول وأشكال القلق المتعددة
لكن اكتشافنا العظيم التالي هو الذي يكشف لنا
أن الجهاز العصبي ليس وسيلة جسم الإنسان الوحيدة في التواصل
الهرمونات
في سنة 1903، كان فيلسوفان بريطانيان (يُدعان (ويليام بيليس) و(إيرنست ستارلنغ
يبحثان في عملية هضم الطعام
حددا إثر داراستهما أن الجسم يُفرز عُصاراتٍ هاضمة
تُساعد في تحليل الطعام متى ما تحرك من المعدة إلى الأمعاء
لكن ما الذي يحث العصارة على التدفق؟
(لإكتشاف ذلك، أجرى (بيليس و(ستارلنغ) تجربة
أخذا عينة دم من كلبٍ أكل لحماً لتوه
ثم حقنا الدم في كلبٍ ثانٍ بمعدة خاوية
وحينها حصل أمرٌ رائع
ببطنٍ فارغ، بدأ الكلب الثاني يُفرز عصارات هاضمة من عضو يُسمى البنكرياس
كيف حدث هذا؟
،بعد اختبارات عديدة حصل (بيليس) و(ستارلنغ) على إجابتهم
متى ما وصل الطعام الأمعاء الدقيقة
تُفرز الأمعاء مواد كيميائية التي تُحمل حينها مع تيار الدم إلى البنكرياس
تحثُّ هناك البنكرياس لإنتاج إفراز يُساعد في هضم الطعام
(أطلق (بيليس) و(ستارلنغ على هذه المادة الكيميائية، سيكريتين
لعل أول ما خطر ببالهم مجموعة موادٍ كيميائية لم يسبق أن رآها أحد
أطلقوا على هذه المواد؛ هرمونات
(منذ اكتشاف (بيليس) و(ستارلنغ تم تمييز أكثر من 50 هرموناً
هرموناتٍ تُنتجها الغدد والأنسجة وتُحمل مع تيار الدم بسبب حاجة الجسم لهم
هناك هرمونات تؤثر في نمو الجسم وعمليات الأيض وسرعة نبض القلب وسكر الدم
حتى أنها تُهيئنا للولادة
الأستروجين فرضاً هو إحدى الهرمونات الأنثوية العديدة
فهو يُساعد في تسهيل ولادة الطفل وتدعيم حليب الأم
حتى الآن، رأينا الإكتشافات التي تُفسر أحيائية الحياة على المستوى المجهري
اكتشافاتنا العظيمة التالية ستنوّر أبصارنا على أحياء المستوى الضخم
تلك الأنظمة التي تعوّل عليها شتى أشكال الحياة على كوكبنا
التركيب الضوئي
حدث ذلك في سنة 1771، حيث أجرى الكيميائي جوزيف بريستلي) سلسلةً من التجارب)
ليرى ما يحدث عندما يُسخن مواداً مختلفة في أوانٍ مغلقة ويجمع الغاز المتصاعد
،في إحدى تجاربه وضع شمعةً مُضاءة في الإناء
لكن اللهب انطفأ فوراً
(بمفهوم (براستلي كان الهواء داخل الإناء مصاباً
تواقاً ليرى تأثير هذا الهواء المصاب على الأشياء الحية
وضع ورقة نعناع داخل الإناء وتركها لعشر أيام
،عندما تحقق (بريستلي) منها وجدها ما تزال خضراء بشكل غير متوقع
بطريقة ما صار الهواء داخل الإناء نقياً من جديد
خمّن (بريستلي) بأن ورقة النعناع لا بد وأنها مسؤولة عن هذا التحول
لكن كيف؟
بقي هذا السؤال مجهولاً
(حتى قرر عالم هولندي يُدعى (يان إنغنهاوس (تقليد تجربة (بريستلي
(مستخدماً النباتات، شهد (إنغنهاوس نفس الظاهرة المضللة
،بعد إجراءه سلسلة من التجارب بدأ (إنغنهاوس) يُدرك ما يجري
قدرة النبات لتحويل الهواء داخل الإناء لا تعمل إلاّ إذا كانت معرضة لأشعة الشمس
كان هذا منعرجٌ هام
(معاً، اكتشف (بريستلي) و(إنعنهاوس عملية التركيب الضوئي
إنها العملية الكيميائية الحيوية التي عن طريقها يحبس النبات طاقة أشعة الشمس
ويُحولها إلى طاقة كيميائية
ينتج عن التركيب الضوئي تنقية الجو من ثاني أكسيد الكربون
،ومعوضاً إياه بغازٍ يعتمد عليه بقاؤنا الأكسجين
(إنه نفس الغاز الذي سيكتشفته (جوزيف بريستلي بعد ثلاث سنوات في عام 1774
التنوع الحيوي الإستوائي
اكتشافنا العظيم التالي لا مكتشف له في المفهوم الكلاسيكي
يعود الفضل لأشخاص عديدين في رسم وبلورة الفكرة عبرة قرون عدّة
إنه اكتشاف تنوع المدار الإستوائي
واليوم، إنه أساسي لفهمنا عالم الأحياء وتعويلنا عليه
يُشير مصطلح التنوع الحيوي إلى تنوع الأشياء الحية على الأرض
وتفاعلها مع البيئة
تُعد الغابات الإستوائية المطرية أغنى مصادر التنوع الحيوي على الكوكب
في القرن الـ 15، زار مكتشف إيطالي يُدعى (أميرغو فزبوتشي) المدار الإستوائي
:وكتب في يومياته
ماذا عساي أن أخبركم عن وفرة الحيوانات البرية؟
أنواعٌ عديدة حتى أنها قد لا تتسع في سفينة نوح
اليوم، ما زلنا نستهجن التنوع الحيوي للمدار الإستوائي
يُقدر أن 50% من جميع الأنواع في العالم تقطن الغابات المطيرة الإستوائية
إنها لا تشغل سوى 2% من مساحة اليابسة على وجه الأرض
الغابات المطرية الأمازونية في البرازيل
تأوي قرابة 500 نوع من الأشجار تنمو في منطقة مساحتها 2.5 ميل مربع فحسب
بالمقابل فإن مساحة الولايات المتحدة وكندا الإجماليتين مجتمعتين، تأوي 700 نوعٍ من الأشجار فقط
لكن ما الذي يجعل اكتشاف التنوع الحيوي الإستوائي بالغُ الأهمية
ذلك لا يقتصر على كونه أتاح للعلماء فهم أنظمة الطبيعة وهي تعمل هنا بشكل أعمق
لكنها ساعدتهم في بدء حصد وتنظيم مجموعة المصادر الواسعة التي تُحيط بحياتنا اليومية
ابتداءً من إنتاج غذاء أكثر ومنتوجات صناعية أفضل إلى تطوير عقاقير جديدة
على سبيل المثال، معظم عقاقير مكافحة السرطان الواعدة
تُستخرج من النباتات الموجودة في الغابات المطيرة الإستوائية
لكن هذه المنافع كلّفت كثيراً
يُقدر العلماء أن خسارة التنوع الحيوي الإستوائي يجري وفق معدل مروّع
ملايين الهكتارات من المواطن قد مُحقت وأعداداً لا تُحصى من الكائنات قد انقرضت
يُقدر الخبراء أنه بمعدل إزالة الأشجار الحالي
قد تندثر جميع الغابات الإستوائية المطرية بحلول العام 2030
هذا الإندثار له آثار بيئية أعمق
لإنه بينما تتضح لنا معالم اكتشافنا العظيم التالي
فإن جميع أنظمة الكوكب الحيوية ومجتمع الحياة الذي يُعول عليها، جميعهم مرتبطون
الأنظمة البيئية
كرة الغبار من فترة الثلاثينيات
بعد سنوات من القحط، أصبح الوسط الغربي الأمريكي الخصب أرضاً بور
،مع انقطاع الأمطار واصل المزارعون الحرث والزراعة
راجين أن مغذيات الحقل ستزدهر بطريقة أو بأخرى
لكن جهودهم زادت الطين بلة
التربة العلوية باتت غباراً
وشفت الرياح غليلها
(بالنسبة لعالم البيئة البريطاني (آرثر تنسلي برهنت كرة الغبار أن العلماء والناس بصورة عامة
كانوا ينظرون بمنظور ضيق للعالم الفيزيائي والأحيائي
لم يفهموا فعالية البيئة بمجملها
مشهد ساعد في تفسير سبب وتأثير أحداثٍ ككرة الغبار
لقد ساند مفهوماً جديداً أطلق عليه النظام البيئي
تحمل الكلمة بساطةً في فهمها للإنسان العادي ويُمكن تطبيقها على نحوٍ فعال
لكنها تحمل أيضاً أهميةً علمية جديرة بالإهتمام حيث أنها تجمع أفكاراً من شتى العلوم
(لفهم تأثير فكرة (تنسلي
(قمت بزيارة لعالم البيئة (فرانك جولي (لمعاينة حديقة النباتات الواقعة في (أثينا) في (جورجيا
لماذا يُعتبر هذا نقلةً ثورية في التفكير؟
فرانك جولي عالم متخصص في البيئة
حينها، كان العمل البيئي يرتبط ارتباطاً وثيقاً بوصف الطبيعة
ومنهج النظام تعدى مرحلة تجاربك
فأنت تنظر إلى أنماط
ثابتة عبر تنوع من الأماكن والانواع
وعندها تكتب تقريراً حول طريقة أداءهم التي يُمكن اختبارها
رفع هذا مكانة علم البيئة لمكانةٍ مساوية للفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء الجزيئي
"إذاً، أخذ (تنسلي) كلمة "نظام - وطبّقها على دراسات علم البيئة -
أراد أن ينقل فكرة أنّ علم البيئة جزءٌ ،من هرمية نظام الفيزياء في الكون من جهة
ومن ناحية أخرى جزءاً من علم الذرة
إذاً فالنظام الشمسي يقع في مكانٍ ما بينها؟ - أجل -
وأسفله سيقبع النظام البيئي
،هنا بالخلف يوجد ما أود أن أطلعك عليه حجم الطمي الذي تراه في النهر الآن
يعود سببه لتآكل الأراضي الزراعية أعلى النهر
هذه فرصة مواتية لتجسيد معنى النظام البيئي أمام ناظرينا
لديه حدود - أجل صحيح -
تشكلت عن طريق التلاعب بدورة فيضان النهر
فهذا إذاً سهلٌ فيضاني - ذلك صحيح -
(يرفده نهر (أوكوني
نحصل دورياً على معدلات ضخمة من مياه الأمطار وفيضانات النهر
ويمكننا حينها تحويل الماء إلى هذه الرقعة
لعلنا سنكون مغمورين حتى صدورنا لو كان النهر في حالة فيضان
يُمكننا افتراض أنه كان هناك غابة في يوم من الأيام
شاهد ذكريات الأشجار
لكن بسبب الفيضان وديمومته، عجزت جذور الأشجار عن التنفس وماتت إثر ذلك
بوسعك أن تلاحظ إن أخذت نظرة حول المكان هنا
إدراك كم كان المشهد جميلاً قبل أن ينعشوا الغابة وهيئتها
درسنا ذلك في أدق تفاصيله متّبعين نهجاً بيئياً
فأصبحنا الآن قادرين للتباحث في كيفية إصلاح الأنظمة البيئة هنا في هذه المنطقة
عن طريق المعالجة الذكية للأنواع والبيئات المختلفة لتسريع النتائج المرجوة بأقل التكاليف
وتلك خطوة جِد إيجابية
لإنه يمكننا إصلاح الطبيعة لتلاقي احتياجات البشر
وبالتالي تعمل وتصون نفسها بصدق تحت طاقتنا الشمسية
طاقة شمسية؟ - تحت الطاقة الشمسية
الذي يقود الدورات جميعها وكل شيء آخر
رحلتنا عبر أعظم الإكتشافات في تاريخ الأحياء
كشفت لنا النقاب عن تنوع مدهش للحياة على الأرض
ومنحتنا نظرةً عن كثب لطريقة عمل الحياة
،ابتداءً من دورة أصغر الخلايا للنظام الذي يحكم البيئة المادية لكوكبنا برمته
لكن إن كان هناك مشهد سحرنا أكثر من البقية فهو هذا
البحث عن مزيد الإكتشافات في مجال الحياة دربٌ سرمدي
تتواصل هذه الرحلة إلى الأبد
ترجمة مهند مسلّم frozendocs.blogspot.com